1. Определение расчетных нагрузок всего цеха (рис.1) и его отделений на напряжениидо 1 кВ (380/220 в) силовых и осветительных электроприемников.

Определение расчетных электрических нагрузок цеха необходимо для выбора трансформаторов на цеховых трансформаторных подстанциях, компенсирующих устройств на напряжение до 1 кВ, сечений кабелей питающей и распределительной сети, шинопроводов, защитной и коммутационной аппаратуры,

Расчетную нагрузку указанного в задании цеха определим по модифицированному статистическому методу для силовых электроприемников и по методу удельных норм и коэффициенту спроса для осветительных электроприемников.

Все электроприемники (ЭП) цеха сгруппируем по режимам работы в характерные группы (с одинаковыми К_И и cosφ). Значения коэффициентов использования (К_И) и cosφ для ЭП ремонтно-механического цеха приведены в табл. 4.1.

Расчет группы электроприемников вентиляторы:

(1.1)

(1.2)

(1.3)

(1.4)

Для электроприемников, работающих в повторно – кратковременном режиме (сварочные машины, тельферы, кран балки) при определении расчетной нагрузки цеха в целом приведение номинальной мощности к ПВ = 100% не требуется, а при определении расчетных нагрузок элементов питающей сети цеха (силовые пункты, участки распределительных шинопроводов) На примере: Кран – балка (ПВ=25%) Pн=5,5 кВт

(1.5)

(1.6)

(1.7)

Расчет для остальных групп электроприемников сведем в таблицу 3.

Таблица 3. Расчёт силовой нагрузки типовых групп электроприемников

Название оборудования	К и	tg	Pн, кВт	Qн, квар	P см, кВт	Q см, квар
Металлообрабатывающие станки	0,14	2,29	238,4	545,936	33,876	76,43
Шлифовальные станки	0,2	1,2	20,8	24,96	4,16	4,992
Вентиляторы	0,7	0,75	65,1	48,825	45,57	34,178
Кран-балки и тельферы	0,05	1,73	17,8	30,794	1,54	2,66
Прессы	0,35	1,02	95	96,9	33,25	33,915
Электропечи	0,7	0,33	195	64,35	136,5	44,045
Электропечь-ванна	0,7	2,68	40	107,2	28	75,04
Шкаф электрический	0,14	0,33	3,3	1,089	0.462	0,152

Значение средневзвешенного коэффициента использования , определяем по соотношению:

(1.8)

где n - число характерных групп ЭП с разными значениями К_И;

Р_Нi - суммарная номинальная активная мощность характерной группы ЭП;

При значительном числе ЭП (магистральные шинопроводы, шины трансформаторных подстаций, в целом по цеху, корпусу, предприятию) величина определяется по упрощенному выражению:

(1.9)

где Р_Hмакс - мощность наибольшего электроприемника (ЭП).

Найденое по выражению (1.9) округляется до ближайшего меньшего целого числа.

Выбираем значение коэффициента расчетной активной мощности по таблице П1.1. В зависимости от средневзвешенного коэффициента использования ( ) и эффективного числа электроприемников ( ) определяем коэффициент расчетной нагрузки Кр по таблице П1.1 [1] для =0.4 и от 25 до 50 =0.75. = , если ≤ 1 Принимаем =0,75

Определим суммарную нагрузку силового электрооборудования цеха:

(1.10)

где К_РА - коэффициент расчетной активной мощности;

К_Иi - коэффициент использования отдельного электроприемника или группы ЭП;

Р_Нi - номинальная мощность одного или группы ЭП;

(1.11)

Определение расчетных нагрузок осветительных приемников по методу удельных норм и коэффициенту спроса. Учитывая размеры помещений отделений цеха и нормируемую освещенность, , удельную мощность осветительной нагрузки определим для всех отделений.

Рассчитаем активную нагрузку на примере механического отделения по выражению:

(1.12)

где К_с = 0,85 – коэффициент спроса для производственных зданий, состоящих из многих отдельных помещений;

F – площадь цеха, м²;

- коэффициент, учитывающий потери мощности в пускорегулирующей аппаратуре люминисцентных ламп.

- коэффициент, учитывающий потери мощности в пускорегулирующей аппаратуре ламп ДРЛ и ДРН;

Е _{Н i}– нормируемая освещенность цеха [1,табл. 3.1];

Р_уд , Вт/м² –удельная мощность осветительной нагрузки[1,табл.П3.1]

Расчетная реактивная нагрузка осветительных приемников определяется по выражению:

(1.13)

где cosφ_осв= 0,95tgφ_осв= 0,33соответствует (светильники с лампами ЛЛ) и cosφ_осв= 0,6 tgφ_осв= 1,33 (светильники с лампами ДРЛ, ДРИ).

Результаты расчётов осветительной нагрузки для остальных помещений сведём в таблицу 4.

Таблица 4. Расчёт осветительной нагрузки цеха

Отделение	Длина, м	Ширина, м	ЕН, лк	Площадь F, м2	Руд , Вт/ м2		Pро, кВт	Qро, квар
Механическое	56	42	300	2352	2,6	0,33	19.49	6.43
Инструментальное	56	30	500	1680	2,6	0,33	23.205	7.66
Термическое	45	42	200	1890	2,7	1,33	9.54	12.7
Заготовительное	45	30	300	1350	2,6	0,33	11.2	3.7
Бытовое №1	6	72	100	432	2,6	0,33	1.2	0.396
Бытовое №2	7	72	100	504	2,6	0,33	1.39	0.46

Примечание. Высота помещений механического инструментального и заготовительного отделений цеха h = 3-4 м, а термического h=4-6 м. Принято для бытовых помещений, а так же механического, инструментального и заготовительного отделений цеха светильники с люминисцентными лампами, а термического светильники с лампами ДРЛ.

Рассчитаем суммарные осветительные нагрузки цеха .

(1.14)

(1.15)

Суммарные расчетные нагрузки цеха определяются:

Полная нагрузка цеха равна сумме силовой и осветительной нагрузок.

(1.16)

(1.17)

(1.18)

2. Выбор числа и мощности цеховых трансформаторных подстанций (ЦТП), выборчисла трансформаторов на ЦТП с учетом компенсации реактивных нагрузок нанапряжении до 1 кВ. На плане цеха наметить места расположения подстанций и схемуцеховой сети.

Выбор числа и мощности цеховых ТП производится с соответствующим технико-экономическим обоснованием, с учетом категорийностиэлектроприемников цеха по требуемой степени бесперебойности питания, компенсации реактивных нагрузок напряжением до 1000 В, перегрузочной способностью трансформатора в нормальном и послеаварийном режимах.

Для предварительных расчетов определение S_нт для цехов с равномерно распределенной нагрузкой производится по удельной плотности нагрузки , которую определяют по формуле :

(2.1)

где расчетная нагрузка цеха, кВА;

площадь цеха, .

При ,целесообразно применять трансформаторы ,

Предварительно принимаем для расчёта

Коэффициенты загрузки трансформаторов принимаем с учетом категории электроприемников.

С учетом перечисленных требований трансформаторы выбираются исходя из условия максимальной компенсации реактивной нагрузки ТП. Количество трансформаторов определяется по формуле:

(2.2)

где – минимальное число трансформаторов установленных цехе;

Минимальное число трансформаторов установленых в цехе

Таблица 5. Технические данные цеховых трансформаторов

Тип трансформатора	Sнт,кВА	Uвн,кВ	Рхх,кВт	Ixx,%	Pкз,кВт	Uкз,%
ТМГ-250/10	250	10	0,58	1,9	3,7	4,5

Рассчитываем мощность компенсирующих устройств в электрических сетях до 1000 В.

Значение определяем суммой максимальной расчетной нагрузке цеха Q_рц и той максимальной мощности , которую целесообразно передать через трансформаторы в сеть напряжением до 1000В без увеличения их количества и номинальной мощности:

(2.3)

(2.4)

где - экономически оптимальное число трансформаторов;

- принятый коэффициент загрузки трансформатора с учетом категории ПЭЭ;

- принятая номинальная мощность одного трансформатора, кВА.

Фактический коэффициент загрузки трансформатора после установки НКУ вычисляем по выражению :

(2.5)

Принимаем конденсаторные установки УК-0,4-20 УЗ, по одной на каждый трансформатор. Таким образом расчетная нагрузка каждого трансформатора с учетом БСК составит:

где Q_нк=30 квар – суммарная мощность двух конденсаторных установок.

Принимаем 250 кВА

На плане цеха намечаем месторасположение цеховых трансформаторных подстанций и схему цеховой сети (рис.2.1). В соответствии с рекомендациями [2] применяем схему «трансформатор – магистраль». От каждого трансформатора прокладывается магистральная линия, выполненная шинопроводом типа ШМА (ШРА). Для обеспечения резервирования,магистрали соединяются между собой через разъединитель.

Рис. 2. Схема цеховой сети